Un cilindro de buceo o cilindro de gas de buceo es un cilindro de gas utilizado para almacenar y transportar gas a alta presión utilizado en operaciones de buceo . Este puede ser gas respirable utilizado con un equipo de buceo , en cuyo caso el cilindro también puede denominarse cilindro de buceo , tanque de buceo o tanque de buceo . Cuando se utiliza para un suministro de gas de emergencia para buceo con suministro desde la superficie o buceo con escafandra autónoma, puede denominarse cilindro de rescate o botella de rescate . También puede usarse para buceo con suministro desde la superficie o como gas de descompresión . Un cilindro de buceo también puede usarse para suministrar gas de inflado para un traje seco o un compensador de flotabilidad. Los cilindros proporcionan gas al buceador a través de la válvula de demanda de un regulador de buceo o el circuito de respiración de un rebreather de buceo .
Los cilindros de buceo suelen estar fabricados con aleaciones de aluminio o acero y, cuando se utilizan en un equipo de buceo, normalmente están equipados con uno de los dos tipos comunes de válvula de cilindro para llenarlo y conectarlo al regulador. Se pueden proporcionar otros accesorios como colectores , bandas para cilindros, redes protectoras y botas y asas de transporte. El buceador puede utilizar varias configuraciones de arnés para llevar uno o más cilindros mientras bucea, según la aplicación. Los cilindros utilizados para el buceo suelen tener un volumen interno (conocido como capacidad de agua) de entre 3 y 18 litros (0,11 y 0,64 pies cúbicos) y una presión máxima de trabajo de 184 a 300 bares (2670 a 4350 psi ). Los cilindros también están disponibles en tamaños más pequeños, como 0,5, 1,5 y 2 litros, sin embargo, estos se utilizan normalmente para fines como el inflado de boyas de señalización de superficie , trajes secos y compensadores de flotabilidad en lugar de respirar. Los buceadores pueden bucear con un solo cilindro, un par de cilindros similares o un cilindro principal y un cilindro más pequeño , que se llevan en la espalda o se sujetan al arnés en el costado. Los cilindros emparejados pueden conectarse entre sí o de manera independiente. En el buceo técnico , pueden necesitarse más de dos cilindros.
Cuando se presuriza, el gas se comprime hasta varios cientos de veces la presión atmosférica. La selección de un conjunto adecuado de cilindros de buceo para una operación de buceo se basa en la cantidad de gas necesaria para completar la inmersión de forma segura. Los cilindros de buceo suelen estar llenos de aire, pero como los componentes principales del aire pueden causar problemas cuando se respiran bajo el agua a una presión ambiental más alta, los buceadores pueden optar por respirar desde cilindros llenos de mezclas de gases distintos del aire. Muchas jurisdicciones tienen regulaciones que rigen el llenado, el registro del contenido y el etiquetado de los cilindros de buceo. Las pruebas e inspecciones periódicas de los cilindros de buceo suelen ser obligatorias para garantizar la seguridad de los operadores de las estaciones de llenado. Los cilindros de buceo presurizados se consideran mercancías peligrosas para el transporte comercial, y también pueden aplicarse normas regionales e internacionales para la coloración y el etiquetado.
El término "cilindro de buceo" suele ser utilizado por ingenieros de equipos de gas, fabricantes, profesionales de soporte y buceadores que hablan inglés británico . "Tanque de buceo" o "tanque de buceo" se utiliza más a menudo de forma coloquial por personas no profesionales y hablantes nativos de inglés americano . El término " tanque de oxígeno " es comúnmente utilizado por personas que no bucean; sin embargo, este es un nombre inapropiado ya que estos cilindros suelen contener aire respirable (atmosférico comprimido) o una mezcla de aire enriquecido con oxígeno . Rara vez contienen oxígeno puro, excepto cuando se utilizan para buceo con rebreather , paradas de descompresión poco profundas en buceo técnico o para terapia de recompresión de oxígeno en el agua . Respirar oxígeno puro a profundidades superiores a 6 metros (20 pies) puede provocar toxicidad por oxígeno . [1]
Los cilindros de buceo también se conocen como botellas o frascos, generalmente precedidos por la palabra scuba, diving, air, [2] o bailout. Los cilindros también pueden llamarse aqualungs, una marca comercial genérica derivada del equipo Aqua-lung fabricado por la empresa Aqua Lung/La Spirotechnique , [3] aunque eso se aplica más apropiadamente a un equipo de buceo de circuito abierto o un regulador de buceo de circuito abierto.
Los cilindros de buceo también pueden especificarse por su aplicación, como cilindros de rescate, cilindros de etapa, cilindros de descompresión (deco), cilindros de desmontaje lateral, cilindros pony, cilindros de inflado de trajes, etc. El mismo cilindro, montado de la misma manera, puede usarse como cilindro de rescate, cilindro de descompresión o cilindro de etapa. [4]
El cilindro de buceo funcional consta de un recipiente a presión y una válvula de cilindro. Generalmente, hay uno o más accesorios opcionales según la aplicación específica.
El recipiente a presión es un cilindro sin costuras normalmente hecho de aluminio extruido en frío o acero forjado . [5] Los cilindros compuestos de filamento enrollado se utilizan en aparatos de respiración contra incendios y equipos de primeros auxilios de oxígeno debido a su bajo peso, pero rara vez se utilizan para bucear, debido a su alta flotabilidad positiva . Ocasionalmente se utilizan cuando la portabilidad para acceder al sitio de buceo es crítica, como en el buceo en cuevas . [6] [7] Los cilindros compuestos certificados según ISO-11119-2 o ISO-11119-3 solo se pueden usar para aplicaciones submarinas si se fabrican de acuerdo con los requisitos para uso submarino y están marcados como "UW". [8] El recipiente a presión comprende una sección cilíndrica de espesor de pared uniforme, con una base más gruesa en un extremo y un hombro abovedado con un cuello central para conectar una válvula de cilindro o colector en el otro extremo.
Ocasionalmente, se pueden utilizar otros materiales. El Inconel se ha utilizado para contenedores esféricos de gas de alta presión, compatibles con oxígeno, no magnéticos y altamente resistentes a la corrosión, para los rebreathers de gas mixto Mk-15 y Mk-16 de la Marina de los EE. UU. y algunos otros rebreathers militares.
Un cilindro de alquiler especialmente común que se proporciona en los centros de buceo tropicales es el "aluminio-S80", que es un diseño de cilindro de aluminio con un volumen interno de 0,39 pies cúbicos (11,0 L) clasificado para contener un volumen nominal de 80 pies cúbicos (2300 L) de gas a presión atmosférica a su presión de trabajo nominal de 3000 libras por pulgada cuadrada (207 bar). [9] Los cilindros de aluminio también se utilizan a menudo cuando los buceadores llevan muchos cilindros, como en el buceo técnico en agua que es lo suficientemente cálida como para que el traje de buceo no proporcione mucha flotabilidad, porque la mayor flotabilidad de los cilindros de aluminio reduce la cantidad de flotabilidad adicional que el buceador necesitaría para lograr una flotabilidad neutra. También se prefieren a veces cuando se llevan como cilindros de "montaje lateral" o "eslinga", ya que la flotabilidad casi neutra les permite colgar cómodamente a lo largo de los lados del cuerpo del buceador, sin alterar el equilibrio, y se pueden pasar a otro buceador o dejar caer desde el escenario con un efecto mínimo en la flotabilidad. La mayoría de los cilindros de aluminio tienen un fondo plano, lo que les permite permanecer en posición vertical sobre una superficie nivelada, pero algunos se fabricaron con fondos abovedados. Cuando están en uso, la válvula del cilindro y el regulador agregan masa a la parte superior del cilindro, por lo que la base tiende a ser relativamente flotante, y los cilindros de aluminio de caída tienden a descansar en el fondo en una posición invertida si la flotabilidad es casi neutra. Por la misma razón, tienden a colgar en un ángulo cuando se transportan como cilindros de eslinga a menos que estén restringidos o lastrados.
Las aleaciones de aluminio utilizadas para los cilindros de buceo son 6061 y 6351. La aleación 6351 está sujeta a agrietamiento por carga sostenida y los cilindros fabricados con esta aleación deben probarse periódicamente con corrientes parásitas de acuerdo con la legislación nacional y las recomendaciones del fabricante. [10] [11] La aleación 6351 ha sido reemplazada para la fabricación nueva, pero muchos cilindros antiguos todavía están en servicio y siguen siendo legales y se consideran seguros si pasan las pruebas periódicas hidrostáticas, visuales y de corrientes parásitas requeridas por la reglamentación y según lo especificado por el fabricante. El número de cilindros que han fallado catastróficamente es del orden de 50 de los aproximadamente 50 millones fabricados. Un número mayor no ha pasado la prueba de corrientes parásitas ni la inspección visual de las roscas del cuello, o han tenido fugas y se han retirado del servicio sin dañar a nadie. [12]
Los cilindros de aluminio se fabrican generalmente mediante extrusión en frío de palanquillas de aluminio en un proceso que primero prensa las paredes y la base, luego recorta el borde superior de las paredes del cilindro, seguido de la formación de prensa del hombro y el cuello. El proceso estructural final es el mecanizado de la superficie exterior del cuello, perforando y cortando las roscas del cuello y la ranura de la junta tórica . Luego, el cilindro se trata térmicamente, se prueba y se estampa con las marcas permanentes requeridas. [13] Los cilindros de buceo de aluminio comúnmente tienen bases planas, lo que les permite mantenerse en posición vertical sobre superficies horizontales, y que son relativamente gruesas para permitir un tratamiento brusco y un desgaste considerable. Esto los hace más pesados de lo que deberían ser para mayor resistencia, pero el peso adicional en la base también ayuda a mantener el centro de gravedad bajo, lo que brinda un mejor equilibrio en el agua y reduce el exceso de flotabilidad.
En el buceo en aguas frías, donde una persona que lleva un traje de buceo con aislamiento térmico de alta flotabilidad tiene un gran exceso de flotabilidad, a menudo se utilizan cilindros de acero porque son más densos que los cilindros de aluminio. También suelen tener una masa menor que los cilindros de aluminio con la misma capacidad de gas, debido a una resistencia del material considerablemente mayor , por lo que el uso de cilindros de acero puede dar como resultado un cilindro más ligero y menos lastre necesario para la misma capacidad de gas, un ahorro doble en el peso seco total transportado por el buceador. [14] [15] Los cilindros de acero son más susceptibles que el aluminio a la corrosión externa, particularmente en agua de mar, y pueden galvanizarse o recubrirse con pinturas de barrera contra la corrosión para resistir el daño por corrosión. No es difícil controlar la corrosión externa y reparar la pintura cuando se daña, y los cilindros de acero que se mantienen bien tienen una vida útil prolongada, a menudo más larga que los cilindros de aluminio, ya que no son susceptibles a daños por fatiga cuando se llenan dentro de sus límites de presión de trabajo seguros.
Los cilindros de acero se fabrican con fondos abovedados (convexos) y cóncavos (cóncavos). El perfil cóncavo les permite permanecer en posición vertical sobre una superficie horizontal y es la forma estándar de los cilindros industriales. Los cilindros utilizados para el suministro de gas de emergencia en las campanas de buceo suelen tener esta forma y, por lo general, tienen una capacidad de agua de unos 50 litros ("J"). Los fondos abovedados proporcionan un mayor volumen para la misma masa del cilindro y son el estándar para los cilindros de buceo de hasta 18 litros de capacidad de agua, aunque se han comercializado algunos cilindros con fondo cóncavo para buceo. [16] [17]
Las aleaciones de acero utilizadas para la fabricación de cilindros de buceo están autorizadas por la norma de fabricación. Por ejemplo, la norma estadounidense DOT 3AA exige el uso de acero de hogar abierto, de oxígeno básico o eléctrico de calidad uniforme. Las aleaciones aprobadas incluyen 4130X, NE-8630, 9115, 9125, carbono-boro y manganeso intermedio, con componentes específicos, incluidos manganeso y carbono, y molibdeno, cromo, boro, níquel o circonio. [18]
Los cilindros de acero pueden fabricarse a partir de discos de chapa de acero, que se estiran en frío hasta obtener una forma de copa cilíndrica, en dos o tres etapas, y generalmente tienen una base abovedada si están destinados al mercado de buceo, por lo que no pueden sostenerse por sí solos. Después de formar la base y las paredes laterales, la parte superior del cilindro se recorta a la longitud adecuada, se calienta y se centrifuga en caliente para formar el hombro y cerrar el cuello. Este proceso espesa el material del hombro. El cilindro se trata térmicamente mediante temple y revenido para proporcionar la mejor resistencia y tenacidad. Los cilindros se mecanizan para proporcionar la rosca del cuello y el asiento de la junta tórica (si corresponde), luego se limpian químicamente o se granallan por dentro y por fuera para eliminar la cascarilla de laminación. Después de la inspección y la prueba hidrostática, se estampan con las marcas permanentes requeridas, seguido de un recubrimiento externo con una pintura de barrera contra la corrosión o galvanización por inmersión en caliente y una inspección final. [19]
Un método de producción alternativo es la extrusión hacia atrás de un tocho de acero calentado, similar al proceso de extrusión en frío para cilindros de aluminio, seguido de un estirado en caliente y un conformado de la base para reducir el espesor de la pared, y el recorte del borde superior en preparación para la formación del hombro y el cuello mediante hilado en caliente. Los demás procesos son muy similares para todos los métodos de producción. [20]
El cuello del cilindro es la parte del extremo que tiene forma de cilindro concéntrico estrecho y está roscado internamente para adaptarse a una válvula de cilindro. Existen varias normas para las roscas del cuello, entre ellas:
Los hilos paralelos se realizan según varios estándares:
Las roscas 3/4"NGS y 3/4"BSP son muy similares, tienen el mismo paso y un diámetro de paso que solo difiere en aproximadamente 0,2 mm (0,008 pulgadas), pero no son compatibles, ya que las formas de rosca son diferentes.
Todas las válvulas de rosca paralela están selladas mediante una junta tórica en la parte superior de la rosca del cuello que sella en un chaflán o escalón en el cuello del cilindro y contra la brida de la válvula.
El hombro del cilindro lleva marcas de sello que proporcionan la información necesaria sobre el cilindro. [27]
Las marcas universalmente requeridas incluyen:
Es posible que las reglamentaciones nacionales exijan una variedad de otras marcas, o que estas sean opcionales. [27]
El propósito de la válvula de cilindro o válvula de columna es controlar el flujo de gas hacia y desde el recipiente a presión y proporcionar una conexión con el regulador o la manguera de llenado. [5] Las válvulas de cilindro generalmente están mecanizadas a partir de latón y terminadas con una capa protectora y decorativa de cromado . [28] Un tubo de inmersión de metal o plástico o un tubo de respiración de válvula atornillado en la parte inferior de la válvula se extiende dentro del cilindro para reducir el riesgo de que los contaminantes líquidos o particulados del cilindro ingresen a los conductos de gas cuando el cilindro está invertido y bloqueen o atasquen el regulador. Algunos de estos tubos de inmersión tienen una abertura simple, pero algunos tienen un filtro integral. [29] [30]
Las válvulas de cilindro se clasifican según cuatro aspectos básicos: la especificación de la rosca, la conexión al regulador, la presión nominal [31] y otras características distintivas. Las normas relacionadas con las especificaciones y la fabricación de válvulas de cilindro incluyen la ISO 10297 y la CGA V-9 Standard for Gas Cylinder Valves [32] . Las otras características distintivas incluyen la configuración de la salida, la orientación de la perilla de la válvula y el sentido de giro, [33] el número de salidas y válvulas (1 o 2), la forma del cuerpo de la válvula, [34] la presencia de una válvula de reserva, las conexiones del colector y la presencia de un dispositivo de alivio de sobrepresión de disco de ruptura . [5]
Las roscas de los cilindros pueden tener dos configuraciones básicas: rosca cónica y rosca paralela. [5] La especificación de la rosca de la válvula debe coincidir exactamente con la especificación de la rosca del cuello del cilindro. Las roscas del cuello que no coincidan correctamente pueden fallar bajo presión y tener consecuencias fatales. [35] [36] [37] [38] La clasificación de presión de la válvula debe ser compatible con la clasificación de presión del cilindro.
Las roscas paralelas son más tolerantes a la extracción y reinstalación repetidas de la válvula para inspección y prueba. [39] : s9
Componentes adicionales para mayor comodidad, protección u otras funciones, no directamente necesarios para la función como recipiente a presión.
Un colector de cilindros es un tubo que conecta dos cilindros entre sí para que el contenido de ambos pueda suministrarse a uno o más reguladores. [40] [41] : 164, 165 Hay tres configuraciones de colector de uso común. El tipo más antiguo es un tubo con un conector en cada extremo que se conecta a la salida de la válvula del cilindro y una conexión de salida en el medio, a la que se conecta el regulador. Una variación de este patrón incluye una válvula de reserva en el conector de salida. Los cilindros están aislados del colector cuando están cerrados, y el colector se puede conectar o desconectar mientras los cilindros están presurizados. [41]
Más recientemente, se han puesto a disposición colectores que conectan los cilindros en el lado del cilindro de la válvula, dejando la conexión de salida de la válvula del cilindro disponible para la conexión de un regulador. Esto significa que la conexión no se puede hacer ni romper mientras los cilindros están presurizados, ya que no hay una válvula para aislar el colector del interior del cilindro. Este aparente inconveniente permite conectar un regulador a cada cilindro y aislarlo de la presión interna de forma independiente, lo que permite aislar un regulador defectuoso en un cilindro mientras que todavía permite que el regulador del otro cilindro acceda a todo el gas en ambos cilindros. [41] Estos colectores pueden ser simples o pueden incluir una válvula de aislamiento en el colector, lo que permite aislar el contenido de los cilindros entre sí. Esto permite aislar el contenido de un cilindro y asegurarlo para el buceador si una fuga en la rosca del cuello del cilindro, la conexión del colector o el disco de ruptura en el otro cilindro hace que se pierda su contenido. [41] Un sistema de colector relativamente poco común es una conexión que se enrosca directamente en las roscas del cuello de ambos cilindros y tiene una sola válvula para liberar gas a un conector para un regulador. Estos colectores pueden incluir una válvula de reserva, ya sea en la válvula principal o en un cilindro. Este sistema es principalmente de interés histórico. [17]
Los cilindros también pueden ser colectores mediante un látigo removible, comúnmente asociado con válvulas de cilindro de salida doble, y el suministro de gas de emergencia a bordo de una campana de buceo generalmente está colector mediante tuberías de aleación de metal semipermanentes entre las válvulas de cilindro.
También conocida como jaula de colector o jaula de regulador, es una estructura que se puede sujetar al cuello del cilindro o cilindros con colector para proteger las válvulas y las primeras etapas del regulador contra daños por impacto y abrasión durante el uso, [41] : 166 y contra el cierre de la válvula por la fricción del volante contra un cabezal (desplazamiento). Una jaula de válvula suele estar hecha de acero inoxidable, [41] y algunos diseños pueden engancharse en obstrucciones.
Las bandas para cilindros son correas, generalmente de acero inoxidable, que se utilizan para sujetar dos cilindros juntos como un conjunto doble. Los cilindros pueden ser múltiples o independientes. Es habitual utilizar una banda para cilindros cerca de la parte superior del cilindro, justo debajo de los hombros, y otra más abajo. La distancia convencional entre las líneas centrales para atornillar a una placa posterior es de 11 pulgadas (280 mm).
Una bota de cilindro es una cubierta de plástico o goma dura que se coloca sobre la base de un cilindro de buceo para proteger la pintura de la abrasión y el impacto, para proteger la superficie sobre la que se apoya el cilindro del impacto con el cilindro y, en el caso de cilindros con fondo redondo, para permitir que el cilindro se mantenga en posición vertical sobre su base. [42] Algunas botas tienen planos moldeados en el plástico para reducir la tendencia del cilindro a rodar sobre una superficie plana. [43] En algunos casos, es posible que quede agua atrapada entre la bota y el cilindro, y si se trata de agua de mar y la pintura debajo de la bota está en malas condiciones, la superficie del cilindro puede corroerse en esas áreas. [42] [44] Esto generalmente se puede evitar enjuagándolo con agua dulce después de su uso y guardándolo en un lugar seco. La resistencia hidrodinámica adicional causada por una bota de cilindro es trivial en comparación con la resistencia general del buceador, pero algunos estilos de botas pueden presentar un riesgo ligeramente mayor de engancharse en el medio ambiente.
Una red para cilindros es una red tubular que se extiende sobre un cilindro y se ata en la parte superior e inferior. La función es proteger la pintura de los rayones y, en los cilindros con botas, también ayuda a drenar la superficie entre la bota y el cilindro, lo que reduce los problemas de corrosión debajo de la bota. El tamaño de la malla suele ser de unos 6 milímetros (0,24 pulgadas). Algunos buceadores no utilizan botas ni redes, ya que pueden engancharse más fácilmente que un cilindro desnudo y constituyen un peligro de atrapamiento en algunos entornos, como cuevas y el interior de naufragios. Ocasionalmente, se pueden utilizar fundas hechas de otros materiales para proteger el cilindro. [43]
Se puede colocar un asa cilíndrica, generalmente sujeta al cuello, para transportarla cómodamente. Esto también puede aumentar el riesgo de que se enganche en un entorno cerrado.
Se utilizan para cubrir el orificio de la válvula del cilindro cuando este no está en uso, para evitar que el polvo, el agua u otros materiales contaminen el orificio. También pueden ayudar a evitar que se caiga la junta tórica de una válvula tipo yugo. El tapón puede estar ventilado para que la fuga de gas del cilindro no lo presurice, lo que dificultaría su extracción. [45]
El espesor de las paredes del cilindro está directamente relacionado con la presión de trabajo y esto afecta las características de flotabilidad del cilindro. Un cilindro de baja presión será más flotante que un cilindro de alta presión con un tamaño y proporciones de longitud y diámetro similares y de la misma aleación.
Los cilindros de buceo son técnicamente todos contenedores de gas de alta presión, pero dentro de la industria en los Estados Unidos hay tres clasificaciones de presión de trabajo nominal (WP) de uso común; [46]
Los cilindros de aluminio fabricados en Estados Unidos suelen tener una presión de trabajo estándar de 3000 libras por pulgada cuadrada (210 bar), y la gama de aluminio compacto tiene una presión de trabajo de 3300 libras por pulgada cuadrada (230 bar). Algunos cilindros de acero fabricados según las normas de Estados Unidos pueden superar la presión de trabajo nominal en un 10 %, lo que se indica con un símbolo "+". Esta tolerancia de presión adicional depende de que el cilindro supere la prueba hidrostática periódica correspondiente de mayor estándar. [29]
Aquellas partes del mundo que utilizan el sistema métrico generalmente se refieren a la presión del cilindro directamente en bares, pero generalmente utilizarían "alta presión" para referirse a un cilindro con una presión de trabajo de 300 bares (4400 psi), que no se puede utilizar con un conector de yugo en el regulador. 232 bares es una presión de trabajo muy popular para cilindros de buceo tanto en acero como en aluminio.
La presión de prueba hidrostática (TP) se especifica según la norma de fabricación. Por lo general, es 1,5 × presión de trabajo o, en los Estados Unidos, 1,67 × presión de trabajo.
La presión de trabajo de los cilindros se especifica a una temperatura de referencia, normalmente 15 °C o 20 °C. [47] y los cilindros también tienen una temperatura máxima de trabajo segura especificada, a menudo 65 °C. [47] La presión real en el cilindro variará con la temperatura, como se describe en las leyes de los gases, pero esto es aceptable en términos de las normas siempre que la presión desarrollada cuando se corrija a la temperatura de referencia no exceda la presión de trabajo especificada estampada en el cilindro. Esto permite que los cilindros se llenen de manera segura y legal a una presión que es mayor que la presión de trabajo especificada cuando la temperatura de llenado es mayor que la temperatura de referencia, pero no más de 65 °C, siempre que la presión de llenado no exceda la presión desarrollada para esa temperatura, y los cilindros llenados de acuerdo con esta disposición estarán a la presión de trabajo correcta cuando se enfríen a la temperatura de referencia. [47]
La presión interna de una botella de buceo se mide en varias etapas durante su uso. Se comprueba antes del llenado, se controla durante el llenado y se controla al finalizar el llenado. Todo esto se puede hacer con el manómetro del equipo de llenado.
El buceador también suele controlar la presión. Primero, para comprobar el contenido antes de su uso, luego, durante el uso, para asegurarse de que siempre quede suficiente líquido para poder completar la inmersión de forma segura y, a menudo, después de una inmersión, para llevar un registro y calcular el consumo personal.
La presión también se controla durante la prueba hidrostática para garantizar que la prueba se realice a la presión correcta.
La mayoría de los cilindros de buceo no tienen un manómetro específico, pero esta es una característica estándar en la mayoría de los reguladores de buceo y un requisito en todas las instalaciones de llenado.
Existen dos estándares generalizados para la medición de la presión del gas de buceo. En los Estados Unidos y quizás [ cita requerida ] en algunos otros lugares, la presión se mide en libras por pulgada cuadrada (psi), y en el resto del mundo se utiliza el bar . A veces, los medidores pueden calibrarse en otras unidades métricas, como kilopascal (kPa) o megapascal (MPa), o en atmósferas (atm o ATA), en particular los medidores que no se utilizan realmente bajo el agua.
Existen dos convenciones que se utilizan comúnmente para describir la capacidad de un cilindro de buceo. Una se basa en el volumen interno del cilindro. La otra se basa en el volumen nominal del gas almacenado.
El volumen interno se expresa comúnmente en la mayoría de los países que utilizan el sistema métrico. La norma ISO 13769 exige que esta información se estampe en el hombro del cilindro. Se puede medir fácilmente llenando el cilindro con agua dulce. Esto ha dado lugar al término "capacidad de agua", abreviado como WC, que a menudo se estampa en el hombro del cilindro. Casi siempre se expresa como un volumen en litros, pero a veces como masa del agua en kg. El agua dulce tiene una densidad cercana a un kilogramo por litro, por lo que los valores numéricos son efectivamente idénticos con una precisión de dos decimales. [27]
Estos son ejemplos representativos, para una gama más amplia se pueden consultar los catálogos on-line de fabricantes como Faber, Pressed Steel, Luxfer y Catalina. Las aplicaciones son típicas, pero no exclusivas.
En los EE. UU., el volumen nominal de gas almacenado se conoce comúnmente como la capacidad del cilindro. Es una medida del volumen de gas que se puede liberar del cilindro lleno a presión atmosférica. [40] Los términos utilizados para la capacidad incluyen "volumen de gas libre" o "equivalente de gas libre". Depende del volumen interno y de la presión de trabajo de un cilindro. Si la presión de trabajo es mayor, el cilindro almacenará más gas para el mismo volumen.
La presión de trabajo nominal no es necesariamente la misma que la presión de trabajo real utilizada. Algunos cilindros de acero fabricados según las normas de EE. UU. pueden superar la presión de trabajo nominal en un 10 %, lo que se indica con un símbolo "+". Esta tolerancia de presión adicional depende de que el cilindro pase la prueba hidrostática periódica correspondiente y no es necesariamente válida para los cilindros estadounidenses exportados a países con normas diferentes. El contenido de gas nominal de estos cilindros se basa en una presión un 10 % superior. [29]
Por ejemplo, un cilindro de aluminio 80 (Al80) común es un cilindro de aluminio que tiene una capacidad nominal de "gas libre" de 80 pies cúbicos (2300 L) cuando se presuriza a 3000 libras por pulgada cuadrada (210 bar). Tiene un volumen interno de aproximadamente 11 litros (0,39 pies cúbicos).
En este artículo se describen cilindros fabricados con acero sin costura y aleaciones de aluminio. Las restricciones para los cilindros compuestos con filamento enrollado varían:
Existe una pequeña cantidad de diámetros exteriores estandarizados, ya que esto resulta rentable para la fabricación, ya que la mayoría de las herramientas se pueden compartir entre cilindros del mismo diámetro y espesor de pared. Una cantidad limitada de diámetros estándar también es conveniente para compartir accesorios como colectores, fuelles y bandas de tanque. El volumen dentro de una serie con un diámetro exterior determinado se controla mediante el espesor de pared, que es consistente para el material, la clase de presión y el estándar de diseño, y la longitud, que es la variable básica para controlar el volumen dentro de una serie. La masa se determina mediante estos factores y la densidad del material. Los cilindros de acero están disponibles en las siguientes clases de tamaño, y posiblemente otras: [55]
El espesor de la pared varía según la ubicación, el material, la clasificación de presión y las consideraciones prácticas. Los lados de la sección cilíndrica son suficientes para soportar las tensiones de una gran cantidad de ciclos para probar la presión, con un margen para una pequeña cantidad de pérdida de material debido a la corrosión general y daños locales menores debido a la abrasión y el desgaste normal por el uso, y una profundidad limitada de daño local debido a la corrosión por picaduras y líneas y daños físicos. La cantidad de daño y pérdida de material permitida es compatible con los criterios de rechazo de la inspección visual. Los cilindros de acero están diseñados para que las tensiones de prueba estén por debajo del límite de fatiga de la aleación. El espesor de la pared es aproximadamente proporcional al diámetro para una presión de prueba y resistencia del material dadas: si el diámetro es el doble, el espesor de pared básico también se duplicará. El espesor de pared también es proporcional a la presión de trabajo y la presión de prueba para un diámetro y una especificación de material dados. La sección cilíndrica tiene el espesor de pared más bajo y es consistente dentro de las tolerancias de fabricación para toda la sección cilíndrica.
El espesor del extremo permite un desgaste y corrosión considerablemente mayores en la parte inferior del cilindro, y el hombro se hace más grueso para permitir las variabilidades inherentes al proceso de fabricación para cerrar el extremo, y para cualquier aumento de tensión debido al proceso de marcado de sello permanente. En gran medida, la distribución del espesor del fondo de un cilindro de acero y el espesor del hombro de todos los cilindros de metal están influenciados por el proceso de fabricación, y pueden ser más gruesos de lo estrictamente necesario para la resistencia y la tolerancia a la corrosión. Los cilindros de acero Faber según las normas CE han disminuido ligeramente en masa para el mismo tamaño de cilindro a partir de 2023. Un cilindro de 15 litros a 200 bar con un fondo abovedado de 203 mm de diámetro exterior se redujo de 16,2 kg a 145 kg. El cilindro equivalente a 232 bar se redujo de 18,2 a 16,7 kg. [56]
La densidad de un cilindro se concentra en los extremos, que tienen paredes relativamente gruesas y un volumen encerrado menor por unidad de masa. Los detalles varían según la especificación, pero esta tendencia es común a los cilindros de acero y aluminio, y es más extrema en los extremos planos o cóncavos. Como consecuencia, los cilindros largos y estrechos son menos densos que los cilindros cortos y anchos para el mismo material y la misma configuración de los extremos, mientras que para el mismo volumen interno, un cilindro corto y ancho es más pesado que un cilindro largo y estrecho.
La flotabilidad de una botella de buceo solo tiene relevancia práctica en combinación con la válvula de la botella, el regulador de buceo y los accesorios del regulador, ya que no se utilizará bajo el agua sin ellos. Estos accesorios se colocan en la parte superior de la botella y ambos reducen la flotabilidad de la unidad combinada y desplazan el centro de gravedad hacia la parte superior (extremo con válvula). Esto afecta la orientación de la botella para el montaje lateral y con eslinga.
Los conjuntos de cilindros montados en la parte posterior generalmente no se quitan durante una inmersión, y las características de flotabilidad se pueden tener en cuenta al comienzo de la inmersión, asegurándose de que el buceador tenga suficiente flotabilidad de reserva para flotar con los cilindros llenos y suficiente lastre para permanecer sumergido cuando los cilindros estén todos vacíos. El compensador de flotabilidad debe ser suficiente para proporcionar cierta flotabilidad positiva a todas las profundidades con los cilindros llenos. Los ajustes al lastre pueden compensar otras variables de flotabilidad. La incapacidad de permanecer constantemente sumergido en la parada de descompresión más superficial puede provocar una descompresión incompleta y un mayor riesgo de enfermedad por descompresión.
El cambio de flotabilidad de un cilindro de buceo durante la inmersión puede ser más problemático con cilindros montados lateralmente, y la flotabilidad real en cualquier punto durante la inmersión es un factor a considerar con cualquier cilindro que pueda separarse del buceador por cualquier motivo. Los cilindros que se dejarán caer en el escenario o se entregarán a otro buceador no deben cambiar la flotabilidad del buceador más allá de lo que se puede compensar utilizando su compensador de flotabilidad. Los cilindros con flotabilidad aproximadamente neutra cuando están llenos generalmente requieren la menor compensación cuando se separan, ya que es probable que se separen para el escenario o se entreguen cuando estén relativamente llenos. Es menos probable que esto sea un problema para el equipo de rescate de un buceador en solitario , ya que habrá menos ocasiones para quitarlo durante una inmersión. Se espera que los equipos de montaje lateral para penetraciones estrechas se balanceen hacia adelante o se separen para pasar a través de constricciones estrechas, y no deben afectar gravemente el equilibrio o la flotabilidad durante estas maniobras.
Faber Industrie Spa, un importante fabricante de cilindros de acero, afirma que sus cilindros de acero son neutros o ligeramente negativos cuando están vacíos, pero no especifica a qué presión nominal se refiere ni si esto tiene en cuenta la válvula del cilindro. [57]
Los buceadores pueden llevar una o varias botellas, según los requisitos de la inmersión. Cuando el buceo se realiza en zonas de bajo riesgo, donde el buceador puede realizar un ascenso libre de forma segura o donde hay un compañero disponible para proporcionar un suministro de aire alternativo en caso de emergencia, los buceadores recreativos suelen llevar solo una botella. Cuando los riesgos del buceo son mayores, por ejemplo, cuando la visibilidad es baja o cuando la inmersión es más profunda y se requieren paradas de descompresión , y en particular cuando se bucea bajo una superficie superior, los buceadores suelen llevar más de una fuente de gas.
Los cilindros de buceo pueden servir para diferentes propósitos. Se pueden utilizar uno o dos cilindros como fuente principal de respiración, que se utilizará durante la mayor parte de la inmersión. Un cilindro más pequeño que se lleva además de un cilindro más grande se denomina " botella de reserva ". Un cilindro que se utiliza únicamente como reserva de seguridad independiente se denomina " botella de rescate " o suministro de gas de emergencia (EGS). [59] Una botella de reserva se utiliza comúnmente como botella de rescate, pero esto dependería del tiempo necesario para salir a la superficie.
Los buceadores que realizan buceo técnico a menudo llevan diferentes gases, cada uno en un cilindro separado, para cada fase de la inmersión: [60]
Para los buceadores de circuito abierto, existen varias opciones básicas para la configuración del sistema combinado de cilindro y regulador:
Una configuración de un solo cilindro suele ser un solo cilindro grande, normalmente montado en la parte posterior, con un regulador de primera etapa y, normalmente, dos reguladores de segunda etapa. Esta configuración es sencilla y barata, pero solo tiene un único suministro de gas respirable y no tiene redundancia en caso de fallo. Si el cilindro o el regulador de primera etapa falla, el buceador se queda totalmente sin aire y se enfrenta a una emergencia potencialmente mortal. Las agencias de formación de buceo recreativo entrenan a los buceadores para que confíen en un compañero que les ayude en esta situación. La habilidad de compartir gases se entrena en la mayoría de los cursos de buceo de nivel inicial. Esta configuración de equipo, aunque es común entre los buceadores de nivel inicial y se utiliza para la mayoría del buceo deportivo, no es recomendada por las agencias de formación para ninguna inmersión en la que se necesiten paradas de descompresión o donde haya un entorno elevado ( buceo en naufragios , buceo en cuevas o buceo en hielo ), ya que no proporciona redundancia funcional .
Un cilindro simple con reguladores dobles consta de un solo cilindro grande montado en la parte posterior, con dos reguladores de primera etapa, cada uno con un regulador de segunda etapa. Este sistema se utiliza principalmente para buceo donde el agua fría hace que el riesgo de congelamiento del regulador sea alto y se requiere una redundancia funcional del regulador. [63] Es común en Europa continental, especialmente en Alemania. La ventaja es que una falla del regulador se puede resolver bajo el agua para llevar la inmersión a una conclusión controlada sin la respiración de un compañero o compartir gases. [63] Sin embargo, es difícil alcanzar las válvulas, por lo que puede haber cierta dependencia del compañero de buceo para ayudar a cerrar la válvula del regulador de flujo libre rápidamente.
Esta configuración utiliza un cilindro principal más grande, montado en la parte posterior, junto con un cilindro independiente más pequeño, a menudo llamado "pony" o "cilindro de rescate". [62] El buzo tiene dos sistemas independientes, pero el "sistema de respiración" total ahora es más pesado y más costoso de comprar y mantener.
El pony es, por lo general, un cilindro de 2 a 5 litros. Su capacidad determina la profundidad de la inmersión y la duración de la descompresión durante la cual brinda protección. Los ponys pueden fijarse al compensador de flotabilidad (BC) del buceador o al cilindro principal detrás de la espalda del buceador, o pueden sujetarse al arnés en el costado o el pecho del buceador o llevarse como un cilindro colgante. Los ponys brindan un suministro de gas de emergencia aceptado y confiable, pero requieren que el buceador esté capacitado para usarlos.
Otro tipo de fuente de aire independiente pequeña es un cilindro portátil lleno de aproximadamente 85 litros (3,0 pies cúbicos) de aire libre con un regulador de buceo conectado directamente, como el Spare Air. [64] Esta fuente proporciona solo unas pocas bocanadas de gas en profundidad y es más adecuada como rescate en aguas poco profundas.
Los equipos gemelos independientes odobles independientesconstan de dos botellas independientes y dos reguladores, cada uno con un manómetro sumergible. Este sistema es más pesado, más caro de comprar y mantener y más caro de llenar que un equipo de una sola botella. El buceador debe cambiar las válvulas de demanda durante la inmersión para preservar una reserva suficiente de gas en cada botella. Si no se hace esto, entonces si una botella falla, el buceador puede terminar teniendo una reserva inadecuada. Los equipos gemelos independientes solo funcionan bien concomputadoras de buceo con aire integradoque pueden monitorear dos o más botellas. La complejidad de cambiar los reguladores periódicamente para garantizar que ambas botellas se usen de manera uniforme puede compensarse con la redundancia de dos suministros de gas respirable completamente separados. Las botellas se pueden montar como un equipo doble en la espalda del buceador o, alternativamente, se pueden llevar en unamontaje lateraldonde la penetración en pecios o cuevas lo requiera y donde las válvulas de las botellas estén al alcance de la mano.
Los conjuntos gemelos con colector simple , o conjuntos dobles con colector con un solo regulador, consisten en dos cilindros montados en la parte posterior con sus válvulas de columna conectadas por un colector, pero solo un regulador está conectado al colector. Esto lo hace relativamente simple y económico, pero significa que no hay una funcionalidad redundante para el sistema de respiración, solo un suministro doble de gas. Esta disposición era bastante común en los primeros días del buceo, cuando los cilindros de baja presión se conectaban con colectores para proporcionar un suministro de aire mayor que el que era posible con los cilindros individuales disponibles. Todavía se usa para equipos de rescate de gran capacidad para buceo comercial profundo. [65]
Los conjuntos gemelos con colector de aislamiento o dobles con colector con dos reguladores, consisten en dos cilindros montados en la parte posterior con sus válvulas de columna conectadas por un colector , con una válvula en el colector que se puede cerrar para aislar las dos válvulas de columna. En caso de un problema con un cilindro, el buzo puede cerrar la válvula de aislamiento para preservar el gas en el cilindro que no ha fallado. Las ventajas de esta configuración incluyen: un suministro de gas mayor que el de un solo cilindro; equilibrio automático del suministro de gas entre los dos cilindros; por lo tanto, no es necesario cambiar constantemente los reguladores bajo el agua durante la inmersión; y en la mayoría de las situaciones de falla, el buzo puede cerrar una válvula de un regulador averiado o aislar un cilindro y puede retener el acceso a todo el gas restante en ambos tanques. Las desventajas son que el colector es otro punto potencial de falla y existe el peligro de perder todo el gas de ambos cilindros si la válvula de aislamiento no se puede cerrar cuando ocurre un problema. Esta configuración de cilindros se utiliza a menudo en el buceo técnico . [60]
Los cilindros de eslinga son una configuración de cilindros independientes que se utilizan para el buceo técnico y el buceo en solitario . Son cilindros independientes con sus propios reguladores y se llevan sujetos al arnés al costado del buceador. Su propósito puede ser transportar gas de etapa, de viaje, de descompresión o de rescate, mientras que el o los cilindros montados en la parte posterior transportan gas de fondo. Los cilindros de etapa transportan gas para extender el tiempo de fondo, el gas de viaje se utiliza para alcanzar una profundidad en la que se puede usar gas de fondo de manera segura si es hipóxico en la superficie, y el gas de descompresión es un gas destinado a usarse durante la descompresión para acelerar la eliminación de gases inertes. El gas de rescate es un suministro de emergencia destinado a usarse para salir a la superficie si se pierde el suministro principal de gas. [60]
Los cilindros de montaje lateral son cilindros que se sujetan al arnés a los costados del buceador y que transportan gas de fondo cuando el buceador no lleva cilindros de montaje posterior. Se pueden usar junto con otros cilindros de etapa, de viaje y/o de descompresión de montaje lateral cuando sea necesario. Los buceadores expertos en montaje lateral pueden llevar hasta tres cilindros en cada lado. [66] [67] Esta configuración se desarrolló para el acceso a través de restricciones estrictas en cuevas. El montaje lateral se usa principalmente para buceo técnico, pero también se usa a veces para buceo recreativo, cuando se puede llevar un solo cilindro, completo con un regulador secundario de segunda etapa (pulpo), en una configuración a veces denominada buceo con mono. [68]
AUn cilindro de mano es un equipo de buceo, generalmente preparado para un montaje lateral o con eslinga, que puede ser pasado (entregado) a otro buzo para su uso durante una contingencia o una parte planificada de una inmersión, por un rescatador o un buzo de apoyo o de reserva. La entrega del cilindro permite al buzo receptor maniobrar independientemente del donante, y el procedimiento de entrega no debe comprometer la capacidad de ninguno de los buzos para mantener la flotabilidad neutra si es necesario por seguridad. En la mayoría de los casos será más fácil para el buzo receptor ajustar la flotabilidad agregando gas a su compensador de flotabilidad para compensar la masa de gas en un cilindro que es neutralmente flotante cuando está vacío que tener que vaciar el gas del chaleco compensador cuando el gas en el cilindro se agota, si está correctamente lastrado.
Los cilindros de caída, o cilindros de caída de etapa, son cilindros completos con regulador y manómetro, generalmente montados como cilindros de montaje lateral o de eslinga, que están diseñados para quitarse y dejarse en la guía durante la primera parte de una inmersión, para ser recogidos en el camino de regreso.
Los cilindros de buceo se utilizan en el buceo con rebreather en dos funciones:
Los buceadores con suministro desde la superficie suelen tener que llevar un suministro de gas de emergencia suficiente para poder regresar a un lugar seguro si falla el suministro principal de gas. La configuración habitual es una botella individual montada en la espalda y sostenida por el arnés de seguridad del buceador, con un regulador de primera etapa conectado por una manguera de baja presión a un bloque de emergencia, que puede montarse en el lateral del casco o la máscara de banda o en el arnés para abastecer una máscara facial completa ligera. [71] [72] [73] Cuando la capacidad de una botella individual es insuficiente, se pueden utilizar botellas gemelas con colector simple o un rebreather. Para inmersiones de saturación y rebote en campana cerrada, el equipo de emergencia debe ser lo suficientemente compacto para permitir que el buceador pase a través de la escotilla inferior de la campana. Esto establece un límite en el tamaño de las botellas que se pueden utilizar. [65] [74]
Las campanas de buceo deben llevar a bordo un suministro de gas respirable para su uso en caso de emergencia. [75] [76] Los cilindros se montan en el exterior, ya que no hay suficiente espacio en el interior. Se sumergen completamente en el agua durante el funcionamiento de la campana y pueden considerarse cilindros de buceo.
El gas para inflar los trajes puede transportarse en un pequeño cilindro independiente. A veces se utiliza argón por sus propiedades de aislamiento superiores. Este gas debe estar claramente etiquetado y también puede ser necesario codificarlo por colores para evitar su uso involuntario como gas respirable, lo que podría ser fatal, ya que el argón es asfixiante .
Los buceadores también utilizan cilindros de gas sobre el agua para almacenar oxígeno para el tratamiento de primeros auxilios en caso de trastornos del buceo y como parte de los "bancos" de almacenamiento para estaciones de compresores de aire de buceo , mezcla de gases , gas respirable suministrado desde la superficie y suministros de gas para cámaras de descompresión y sistemas de saturación . También se utilizan cilindros similares para muchos fines no relacionados con el buceo. Para estas aplicaciones, no son cilindros de buceo y pueden no estar sujetos a los mismos requisitos reglamentarios que los cilindros utilizados bajo el agua.
Es necesario conocer el tiempo aproximado que un buceador puede respirar de un cilindro determinado para poder planificar un perfil de inmersión seguro. [77]
Este problema tiene dos partes: la capacidad del cilindro y el consumo del buceador.
Dos características del cilindro determinan su capacidad de transporte de gas:
A las presiones que se aplican a la mayoría de los cilindros de buceo, la ecuación del gas ideal es suficientemente precisa en casi todos los casos, ya que las variables que se aplican al consumo de gas generalmente superan el error en la suposición del gas ideal.
Para calcular la cantidad de gas:
En aquellas partes del mundo donde se utiliza el sistema métrico, el cálculo es relativamente simple, ya que la presión atmosférica puede aproximarse a 1 bar, por lo que un cilindro de 12 litros a 232 bar contendría casi 12 × 232 / 1 = 2784 litros (98,3 pies cúbicos) de aire a presión atmosférica (también conocido como aire libre).
En los EE. UU., la capacidad de un cilindro de buceo se especifica directamente en pies cúbicos de aire libre a la presión de trabajo nominal, ya que el cálculo a partir del volumen interno y la presión de trabajo es relativamente tedioso en unidades imperiales. Por ejemplo, en los EE. UU. y en muchos centros de buceo de otros países, se pueden encontrar cilindros de aluminio de fabricación estadounidense con una capacidad interna de 0,39 pies cúbicos (11 L) llenos a una presión de trabajo de 3000 psi (210 bar); tomando la presión atmosférica como 14,7 psi, esto da 0,39 × 3000 / 14,7 = 80 ft 3 Estos cilindros se describen como "cilindros de 80 pies cúbicos" (el común "aluminio 80").
Hasta aproximadamente 200 bar la ley de los gases ideales sigue siendo útil y la relación entre la presión, el tamaño del cilindro y el gas contenido en el cilindro es aproximadamente lineal; a presiones más altas esta linealidad ya no se aplica, y hay proporcionalmente menos gas en el cilindro. Un cilindro de 3 litros lleno a 300 bar solo contendrá 810 litros (29 pies cúbicos) de aire a presión atmosférica y no los 900 litros (32 pies cúbicos) esperados de acuerdo con la ley de los gases ideales. Se han propuesto ecuaciones que brindan soluciones más precisas a alta presión, incluida la ecuación de Van der Waals . La compresibilidad a presiones más altas también varía entre gases y mezclas de gases.
Hay tres factores principales a tener en cuenta:
Para calcular la cantidad de gas consumido:
Ejemplos de métricas:
Ejemplos imperiales:
Teniendo esto en mente, no es difícil entender por qué los buzos técnicos que realizan inmersiones profundas y prolongadas requieren múltiples cilindros o rebreathers , y los buzos comerciales normalmente utilizan equipos de buceo provistos desde la superficie y solo llevan equipo de buceo como suministro de gas de emergencia .
La cantidad de tiempo que un buzo puede respirar de un cilindro también se conoce como resistencia al aire o al gas.
La duración máxima de la respiración (T) para una profundidad determinada se puede calcular como
que, utilizando la ley de los gases ideales , es
Esto podría escribirse como
con
en cualquier sistema consistente de unidades.
La presión ambiental (P A ) es la presión del agua circundante a una profundidad determinada y está formada por la suma de la presión hidrostática y la presión del aire en la superficie. Se calcula como
con
en un sistema consistente de unidades
Para unidades métricas, esta fórmula se puede aproximar mediante
con profundidad en m y presión en bar
La presión ambiente se deduce de la presión del cilindro, ya que la cantidad de aire representada por P A en la práctica no puede ser utilizada para respirar por el buceador, ya que es necesaria para equilibrar la presión ambiental del agua.
Esta fórmula no tiene en cuenta la presión de apertura necesaria para abrir tanto la primera como la segunda etapa del regulador, ni la caída de presión debida a las restricciones de flujo en el regulador, que son variables según el diseño y el ajuste del regulador, ni el caudal, que depende del patrón respiratorio del buceador y del gas en uso. Estos factores no se pueden calcular fácilmente, por lo que el valor calculado para la duración de la respiración será mayor que el valor real.
Sin embargo, en el uso normal del buceo, siempre se incluye una reserva. La reserva es una proporción de la presión del cilindro que un buceador no planea utilizar salvo en caso de emergencia. La reserva puede ser un cuarto o un tercio de la presión del cilindro o puede ser una presión fija; los ejemplos más comunes son 50 bar y 500 psi. La fórmula anterior se modifica para obtener la duración de respiración utilizable (BT = tiempo de respiración) como
donde P R es la presión de reserva.
Por ejemplo, (utilizando la primera fórmula (1) para el tiempo de respiración máximo absoluto), un buceador a una profundidad de 15 metros en agua con una densidad media de 1020 kg/m3 ( agua de mar típica), que respira a un ritmo de 20 litros por minuto, utilizando un cilindro de buceo de 18 litros presurizado a 200 bares, puede respirar durante un período de 72 minutos antes de que la presión del cilindro caiga tanto que impida la inhalación. En algunos sistemas de buceo de circuito abierto esto puede suceder de forma bastante repentina, de una respiración normal a la siguiente respiración anormal, una respiración que puede no ser realizada completamente. (Nunca hay ninguna dificultad para exhalar). La brusquedad de este efecto depende del diseño del regulador y del volumen interno del cilindro. En tales circunstancias, sigue habiendo aire bajo presión en el cilindro, pero el buceador no puede respirarlo. Parte de ella se puede respirar si el buceador asciende, pues la presión ambiental se reduce, e incluso sin ascenso, en algunos sistemas un poco de aire del cilindro está disponible para inflar los dispositivos compensadores de flotabilidad (BCD) incluso cuando ya no tiene suficiente presión para abrir la válvula de demanda.
Utilizando las mismas condiciones y una reserva de 50 bar, la fórmula (4) para el tiempo de respiración utilizable es la siguiente:
Esto daría un tiempo de inmersión de 54 minutos a 15 m antes de alcanzar la reserva de 50 bar.
Las organizaciones de formación de buceadores y los códigos de práctica recomiendan encarecidamente que se reserve una parte del gas utilizable del cilindro como reserva de seguridad. La reserva está destinada a proporcionar gas para paradas de descompresión más prolongadas que las planificadas o para dar tiempo a resolver emergencias submarinas. [80]
El tamaño de la reserva depende de los riesgos que se presenten durante la inmersión. Una inmersión profunda o con descompresión justifica una reserva mayor que una inmersión poco profunda o sin paradas. En el buceo recreativo , por ejemplo, se recomienda que el buceador planee salir a la superficie con una reserva restante en el cilindro de 500 psi, 50 bar o el 25% de la capacidad inicial, según las enseñanzas de la organización de formación de buceadores . Esto se debe a que los buceadores recreativos que practican dentro de los límites de "sin descompresión" normalmente pueden realizar un ascenso directo en caso de emergencia. En las inmersiones técnicas en las que un ascenso directo es imposible (debido a obstrucciones superiores) o peligroso (debido al requisito de hacer paradas de descompresión), los buceadores planean márgenes de seguridad más amplios. El método más simple utiliza la regla de los tercios : un tercio del suministro de gas se planifica para el viaje de ida, un tercio es para el viaje de regreso y un tercio es una reserva de seguridad. [82]
Algunas agencias de capacitación enseñan el concepto de gas mínimo, manejo de gas de fondo o presiones críticas que permiten a un buzo calcular una reserva aceptable para llevar a dos buzos a la superficie en una emergencia desde cualquier punto del perfil de inmersión planificado. [60]
Los buceadores profesionales pueden estar obligados por la legislación o por los códigos de práctica de la industria a llevar suficiente gas de reserva para poder llegar a un lugar seguro, como la superficie, o una campana de buceo, según el perfil de inmersión planificado. [72] [73] Por lo general, se requiere que este gas de reserva se lleve como un suministro de gas de emergencia independiente (EGS), también conocido como cilindro , equipo o botella de rescate . [83] Esto generalmente también se aplica a los buceadores profesionales que utilizan equipo de buceo suministrado desde la superficie . [72]
La densidad del aire a nivel del mar y a 15 °C es de aproximadamente 1,225 kg/m 3 . [84] La mayoría de los cilindros de buceo de tamaño completo que se utilizan para el buceo en circuito abierto contienen más de 2 kilogramos (4,4 lb) de aire cuando están llenos y, a medida que se utiliza el aire, la flotabilidad del cilindro aumenta por el peso eliminado. La disminución del volumen externo del cilindro debido a la reducción de la presión interna es relativamente pequeña y se puede ignorar para fines prácticos.
Por ejemplo, una botella de 12 litros puede llenarse hasta 230 bares antes de una inmersión y respirarse hasta 30 bares antes de salir a la superficie, utilizando 2400 litros o 2,4 m3 de aire libre. La masa de gas utilizada durante la inmersión dependerá de la mezcla: si se supone que se utiliza aire, será de aproximadamente 2,9 kilogramos (6,4 libras).
La pérdida de peso del gas extraído de la botella hace que tanto la botella como el buceador sean más flotantes. Esto puede ser un problema si el buceador no puede mantener una flotabilidad neutra hacia el final de la inmersión porque la mayor parte del gas se ha exhalado de la botella. El cambio de flotabilidad debido al uso de gas de las botellas montadas en la espalda se compensa fácilmente llevando suficientes pesos de buceo para proporcionar flotabilidad neutra con las botellas vacías al final de una inmersión y utilizando el compensador de flotabilidad para neutralizar el exceso de peso hasta que se haya utilizado el gas.
Los cilindros de buceo se llenan conectando un suministro de gas a alta presión a la válvula del cilindro, abriendo la válvula y permitiendo que el gas fluya hacia el cilindro hasta que se alcance la presión deseada, luego cerrando las válvulas, ventilando la conexión y desconectándola. Este proceso implica un riesgo de que el cilindro o el equipo de llenado fallen bajo presión, ambos son peligrosos para el operador, por lo que generalmente se siguen procedimientos para controlar estos riesgos. La velocidad de llenado debe limitarse para evitar un calentamiento excesivo, la temperatura del cilindro y el contenido debe permanecer por debajo de la temperatura máxima de trabajo especificada por la norma aplicable. [47] Una manguera flexible de alta presión utilizada para este propósito se conoce como látigo de llenado. [85]
Antes de llenar un cilindro, el operador puede estar obligado por reglamentos, códigos de prácticas o manuales de operaciones a inspeccionar el cilindro y la válvula para detectar defectos o daños externos evidentes y a rechazar el llenado de cualquier cilindro que no cumpla con las normas. También puede estar obligado a registrar los detalles del cilindro en el registro de llenado. [47]
El suministro de aire respirable puede provenir directamente de un compresor de aire respirable de alta presión, de un sistema de almacenamiento de alta presión o de un sistema de almacenamiento combinado con compresor. La carga directa consume mucha energía y la velocidad de carga estará limitada por la fuente de energía disponible y la capacidad del compresor. Un banco de gran volumen de cilindros de almacenamiento de alta presión permite una carga más rápida o la carga simultánea de varios cilindros, y permite el suministro de aire de alta presión más económico al recargar los bancos de almacenamiento desde un compresor de baja potencia o utilizando energía eléctrica de menor costo fuera de horas pico .
La calidad del aire respirable comprimido para el buceo suele estar especificada por normas nacionales u organizacionales, y las medidas que generalmente se adoptan para garantizar la calidad del aire incluyen: [86]
Los cilindros también se pueden llenar directamente desde sistemas de almacenamiento de alta presión mediante decantación, con o sin aumento de presión para alcanzar la presión de carga deseada. El llenado en cascada se puede utilizar para lograr eficiencia cuando se dispone de varios cilindros de almacenamiento. El almacenamiento a alta presión se utiliza comúnmente cuando se mezclan gases de buceo nitrox , heliox y trimix , y para oxígeno para rebreathers y gas de descompresión. [87]
La mezcla de nitrox y trimix puede incluir la decantación del oxígeno y/o helio y la recarga hasta la presión de trabajo utilizando un compresor, después de lo cual se debe analizar la mezcla de gases y etiquetar el cilindro con la composición del gas. [87]
La compresión del aire ambiente provoca un aumento de la temperatura del gas, proporcional al aumento de la presión. El aire ambiente se comprime normalmente en etapas y la temperatura del gas aumenta durante cada etapa. Los intercoolers y los intercambiadores de calor de refrigeración por agua pueden eliminar este calor entre etapas.
Cargar un cilindro de buceo vacío también provoca un aumento de temperatura a medida que el gas dentro del cilindro se comprime por la entrada de gas a mayor presión, aunque este aumento de temperatura puede ser moderado inicialmente porque el gas comprimido de un banco de almacenamiento a temperatura ambiente disminuye su temperatura cuando disminuye su presión, por lo que al principio el cilindro vacío se carga con gas frío, pero luego la temperatura del gas en el cilindro aumenta por encima de la ambiente a medida que el cilindro se llena hasta la presión de trabajo.
Llenado húmedo: el exceso de calor se puede eliminar sumergiendo el cilindro en un baño de agua fría durante el llenado. Sin embargo, la inmersión para enfriar también puede aumentar el riesgo de que el agua contamine el orificio de la válvula de un tanque completamente despresurizado y entre en el cilindro durante el llenado. [88]
Llenado en seco: Los cilindros también pueden llenarse sin enfriamiento por baño de agua y pueden cargarse por encima de la presión de trabajo nominal hasta la presión desarrollada apropiada para la temperatura cuando se llenan. A medida que el gas se enfría a temperatura ambiente, la presión disminuye y alcanzará la presión de carga nominal a la temperatura nominal. [88]
Las restricciones legales para llenar los cilindros de buceo varían según la jurisdicción.
En Sudáfrica, los cilindros pueden ser llenados con fines comerciales por una persona que sea competente en el uso del equipo de llenado que se va a utilizar, que conozca las secciones pertinentes de las normas y reglamentos aplicables y que tenga permiso por escrito del propietario del cilindro para llenarlo. El cilindro debe estar en condiciones de prueba y ser adecuado para el gas que se va a llenar, y no puede llenarse por encima de la presión desarrollada para la temperatura alcanzada cuando se llena. Se debe realizar una inspección externa del cilindro y deben registrarse detalles específicos del cilindro y del llenado. Si el llenado es de un gas distinto del aire, el llenador debe registrar el análisis del llenado completado y debe ser firmado por el cliente. [47] Si la presión residual en un cilindro presentado para llenado no produce una salida razonablemente fuerte de gas de la válvula cuando se abre, el llenador puede negarse a llenar el cilindro a menos que se dé una razón aceptable para que esté vacío, ya que no hay forma de que el llenador verifique si ha sido contaminado.
Los cilindros de buceo solo deben llenarse con aire adecuadamente filtrado de compresores de aire de buceo o con otros gases respirables utilizando técnicas de mezcla o decantación de gases . [86] En algunas jurisdicciones, la legislación exige que los proveedores de gases respirables prueben periódicamente la calidad del aire comprimido producido por sus equipos y muestren los resultados de las pruebas para información pública. [47] Las normas sobre pureza de gases industriales y equipos y procedimientos de llenado pueden permitir algunos contaminantes a niveles inseguros para la respiración, [42] y su uso en mezclas de gases respirables a alta presión podría ser dañino o fatal.
Se deben tomar precauciones especiales con gases distintos del aire:
La carga de gases especiales mezclados casi siempre implicará el suministro de cilindros de gas de alta pureza provenientes de un proveedor de gas industrial. El oxígeno y el helio deben almacenarse, mezclarse y comprimirse en espacios bien ventilados. El oxígeno, porque cualquier fuga podría constituir un peligro de incendio, y el helio, porque es asfixiante . Ninguno de estos gases puede ser identificado por el cuerpo humano sin ayuda.
El gas respirable contaminado a gran profundidad puede ser mortal. Las concentraciones que son aceptables a la presión ambiente de la superficie aumentarán con la presión de la profundidad y pueden superar los límites aceptables o tolerables. Los contaminantes más comunes son: monóxido de carbono (un subproducto de la combustión), dióxido de carbono (un producto del metabolismo) y aceite y lubricantes del compresor. [86]
Mantener el cilindro ligeramente presurizado en todo momento durante el almacenamiento y el transporte reduce la posibilidad de contaminar inadvertidamente el interior del cilindro con agentes corrosivos, como agua de mar, o material tóxico, como aceites, gases venenosos, hongos o bacterias. [44] Una inmersión normal terminará con algo de presión restante en el cilindro; si se ha realizado un ascenso de emergencia debido a un incidente de falta de gas, el cilindro normalmente todavía contendrá algo de presión y, a menos que el cilindro haya estado sumergido más profundamente que donde se usó el último gas, no es posible que entre agua durante la inmersión.
La contaminación por agua durante el llenado puede deberse a dos causas. Una filtración y un secado inadecuados del aire comprimido pueden introducir pequeñas cantidades de condensado de agua dulce o una emulsión de agua y lubricante del compresor, y no limpiar el orificio de la válvula del cilindro del agua que puede haber goteado del equipo de buceo mojado, lo que puede permitir la contaminación por agua dulce o salada. Ambas causas causan corrosión, pero la contaminación por agua salada puede hacer que un cilindro se corroa rápidamente hasta el punto de que puede resultar inseguro o ser desechado incluso después de un período relativamente corto. Este problema se agrava en climas cálidos, donde las reacciones químicas son más rápidas, y es más frecuente cuando el personal de llenado está mal capacitado o tiene exceso de trabajo. [89]
La explosión causada por una liberación repentina de la presión de gas dentro de un cilindro de buceo los hace muy peligrosos si se manejan mal. El mayor riesgo de explosión existe durante el llenado, [90] pero también se sabe que los cilindros explotan cuando se sobrecalientan. [91] La causa de la falla puede variar desde un espesor de pared reducido o picaduras profundas debido a la corrosión interna, falla de la rosca del cuello debido a roscas de válvula incompatibles o agrietamiento debido a fatiga, tensiones altas sostenidas o efectos de sobrecalentamiento en aluminio. [44] [92] La explosión del tanque debido a la sobrepresión se puede prevenir mediante un disco de ruptura de alivio de presión instalado en la válvula del cilindro, que explota si el cilindro está sobrepresurizado y ventila el aire a un ritmo rápido y controlado para evitar una falla catastrófica del tanque. La ruptura accidental del disco de ruptura también puede ocurrir durante el llenado, debido al debilitamiento corrosivo o la tensión de los ciclos de presurización repetidos, pero se remedia reemplazando el disco. Los discos de ruptura no son obligatorios en todas las jurisdicciones. [47]
Otros modos de falla que son un peligro durante el llenado incluyen la falla de la rosca de la válvula, que puede hacer que la válvula se salga del cuello del cilindro, y la falla del látigo de llenado. [35] [36] [37] [38]
La mayoría de los países exigen que los cilindros de buceo se revisen periódicamente. Esto suele consistir en una inspección visual interna y una prueba hidrostática. Los requisitos de inspección y prueba para los cilindros de buceo pueden ser muy diferentes de los requisitos para otros contenedores de gas comprimido debido al entorno más corrosivo. [47]
Una prueba hidrostática implica presurizar el cilindro a su presión de prueba (generalmente 5/3 o 3/2 de la presión de trabajo) y medir su volumen antes y después de la prueba. Un aumento permanente del volumen por encima del nivel tolerado significa que el cilindro no pasa la prueba y debe retirarse de servicio de forma permanente. [5]
Una inspección incluye una inspección externa e interna para detectar daños, corrosión y el color y las marcas correctos. Los criterios de falla varían según las normas publicadas por la autoridad pertinente, pero pueden incluir la inspección de abultamientos, sobrecalentamiento, abolladuras, ranuras, cicatrices de arco eléctrico, picaduras, corrosión de las líneas, corrosión general, grietas, daños en las roscas, desfiguración de las marcas permanentes y codificación por colores. [5] [47] Muy pocos cilindros no pasan la prueba hidrostática. Casi todos los cilindros que fallan lo hacen según los criterios de inspección visual. [91]
Cuando se fabrica un cilindro, sus especificaciones, incluyendo fabricante , presión de trabajo , presión de prueba , fecha de fabricación , capacidad y peso se estampan en el cilindro. [27] Después de que un cilindro pasa la prueba, la fecha de prueba (o la fecha de vencimiento de la prueba en algunos países como Alemania ) se perfora en el hombro del cilindro para una fácil verificación en el momento del llenado. [nota 1] El estándar internacional para el formato del sello es ISO 13769, Cilindros de gas - Marcado de sello . [27]
Es posible que se requiera que los operadores de las estaciones de servicio verifiquen estos detalles antes de llenar el cilindro y pueden negarse a llenar cilindros que no cumplan con los estándares o que no hayan superado las pruebas. [nota 2]
Un cilindro debe ser inspeccionado y probado la primera vez que se va a llenar después de que expire el intervalo especificado en las Recomendaciones de las Naciones Unidas sobre el Transporte de Mercancías Peligrosas, Reglamento Modelo , o según lo especificado por las normas nacionales o internacionales aplicables en la región de uso. [93] [94]
Si un cilindro pasa los procedimientos enumerados, pero la condición sigue siendo dudosa, se pueden aplicar más pruebas para garantizar que el cilindro esté apto para su uso. Los cilindros que no superen las pruebas o la inspección y no se puedan reparar deben quedar inutilizables después de notificar al propietario el motivo de la falla. [99] [100]
Antes de comenzar a trabajar, el cilindro debe identificarse mediante el etiquetado y las marcas de estampación permanentes, y verificarse la propiedad y el contenido, [101] [102] y la válvula debe retirarse después de despresurizar y verificar que la válvula esté abierta. Los cilindros que contienen gases respirables no necesitan precauciones especiales para su descarga, excepto que los gases con una alta fracción de oxígeno no deben liberarse en un espacio cerrado debido al riesgo de incendio. [103] [104] Antes de la inspección, el cilindro debe estar limpio y libre de revestimientos sueltos, productos de corrosión y otros materiales que puedan oscurecer la superficie. [105]
El cilindro se inspecciona externamente para detectar abolladuras, grietas, raspaduras, cortes, protuberancias, laminaciones y desgaste excesivo, daños por calor, quemaduras por soplete o arco eléctrico, daños por corrosión, marcas de sellos permanentes ilegibles, incorrectas o no autorizadas, y adiciones o modificaciones no autorizadas. [106] [107] A menos que las paredes del cilindro se examinen con métodos ultrasónicos, el interior debe inspeccionarse visualmente utilizando suficiente iluminación para identificar cualquier daño y defecto, en particular corrosión. Si la superficie interior no es claramente visible, primero debe limpiarse con un método aprobado que no elimine una cantidad significativa de material de la pared. [108] [109] Cuando no se sabe con certeza si un defecto encontrado durante la inspección visual cumple con los criterios de rechazo, se pueden aplicar pruebas adicionales, como la medición ultrasónica del espesor de la pared por picaduras o controles de peso para establecer el peso total perdido por corrosión. [110]
Mientras la válvula está desconectada, se comprueban las roscas del cilindro y de la válvula para identificar el tipo y el estado de la rosca. Las roscas del cilindro y de la válvula deben cumplir las especificaciones de rosca, estar limpias y en su forma completa, sin daños y sin grietas, rebabas ni otras imperfecciones. [111] [112] La inspección ultrasónica puede sustituir a la prueba de presión, que suele ser una prueba hidrostática y puede ser una prueba de prueba o una prueba de expansión volumétrica, según la especificación de diseño del cilindro. La presión de prueba se especifica en las marcas del sello del cilindro. [113] [114] Las válvulas que se van a reutilizar se inspeccionan y se les da mantenimiento para garantizar que sigan siendo aptas para el servicio. [115] [116] Antes de instalar la válvula, se debe comprobar el tipo de rosca para garantizar que se instale una válvula con la especificación de rosca correspondiente. [117]
Una vez que se hayan completado satisfactoriamente las pruebas, se marcará como corresponde el cilindro que haya pasado la prueba. El sello incluirá la marca registrada de la instalación de inspección y la fecha de la prueba (mes y año). [118] [119] La estación de prueba lleva registros de las inspecciones y pruebas periódicas y los mantiene disponibles para su inspección. [120] [121] Si un cilindro no pasa la inspección o la prueba y no se puede recuperar, se debe notificar al propietario antes de dejar inutilizable el cilindro vacío. [122]
Puede ser necesaria la limpieza interna de los cilindros de buceo para eliminar contaminantes o permitir una inspección visual eficaz. Los métodos de limpieza deben eliminar los contaminantes y los productos de corrosión sin eliminar excesivamente el metal estructural. Se puede utilizar una limpieza química con disolventes, detergentes y agentes decapantes según el contaminante y el material del cilindro. Puede ser necesario el pulido con medios abrasivos en caso de contaminación intensa, en particular de productos de corrosión intensos. [123] [124]
También puede ser necesaria una limpieza externa para eliminar contaminantes, productos de corrosión o pintura vieja u otros revestimientos. Se indican métodos que eliminen la cantidad mínima de material estructural. Generalmente se utilizan disolventes, detergentes y chorro de arena. La eliminación de revestimientos mediante la aplicación de calor puede dejar el cilindro inservible al afectar la microestructura cristalina del metal. Este es un riesgo particular para los cilindros de aleación de aluminio, que no pueden exponerse a temperaturas superiores a las estipuladas por el fabricante. [ cita requerida ]
La vida útil de los cilindros de buceo de acero y aluminio está limitada a la inspección visual y las pruebas hidrostáticas que se realicen. No existe una fecha de vencimiento basada en la antigüedad, la duración del servicio o el número de recargas. [91]
Antes de llenar cualquier cilindro, la verificación de las fechas de inspección y prueba y un examen visual para detectar daños externos y corrosión son requisitos legales en algunas jurisdicciones [47] , y son prudentes incluso si no son requeridos por ley. Las fechas de inspección se pueden verificar mirando la etiqueta de inspección visual y la fecha de la prueba hidrostática está estampada en el hombro del cilindro. [47]
Antes de su uso, el usuario debe verificar el contenido del cilindro y comprobar el funcionamiento de la válvula del cilindro. Esto se hace normalmente con un regulador conectado para controlar el flujo. La presión y la mezcla de gases son información crítica para el buceador, y la válvula debe abrirse libremente sin atascarse ni tener fugas por los sellos del husillo. Se ha observado que algunos buceadores que realizan una comprobación previa a la inmersión no reconocen que la válvula del cilindro no se ha abierto o que el cilindro está vacío. [125] Se puede comprobar el olor del gas respirable extraído de un cilindro. Si el gas no huele bien, no se debe utilizar. El gas respirable debe estar casi libre de olor, aunque es bastante común un ligero aroma del lubricante del compresor. No debe percibirse ningún olor a productos de combustión o hidrocarburos volátiles. [42]
Una configuración perfectamente ensamblada, con reguladores, medidores y computadoras delicadas almacenados dentro del BCD, o sujetos en un lugar donde no se pise, y guardados debajo del banco del bote o asegurados a un estante, es la práctica de un buceador competente.
Como el equipo de buceo es un sistema de soporte vital, ninguna persona no autorizada debe tocar el equipo de buceo ensamblado de un buzo, ni siquiera para moverlo, sin su conocimiento y aprobación.
Los cilindros llenos no deben exponerse a temperaturas superiores a 65 °C [47] y no deben llenarse a presiones mayores que la presión desarrollada apropiada para la presión de trabajo certificada del cilindro. [47]
Los cilindros deben estar claramente etiquetados con su contenido actual. Una etiqueta genérica "Nitrox", "Heliox" o "Trimix" alertará al usuario de que el contenido puede no ser aire y debe analizarse antes de su uso. Una etiqueta de Nitrox requiere un análisis de la fracción de oxígeno y supone que el resto es nitrógeno, y una etiqueta de Trimix requiere un análisis de las fracciones de oxígeno y helio para obtener información completa para la descompresión. En algunas partes del mundo se requiere una etiqueta que indique específicamente que el contenido es aire, y en otros lugares un código de color sin etiquetas adicionales indica por defecto que el contenido es aire. [47] En otros lugares, la suposición predeterminada es que el contenido de cualquier cilindro con una válvula de cilindro de buceo es aire, independientemente del color del cilindro, a menos que se etiquete específicamente para indicar otro contenido.
En caso de incendio, la presión en un cilindro de gas aumenta en proporción directa a su temperatura absoluta . Si la presión interna excede las limitaciones mecánicas del cilindro y no hay medios para ventilar de forma segura el gas presurizado a la atmósfera, el recipiente fallará mecánicamente. Si el contenido del recipiente es inflamable o hay un contaminante presente, este evento puede provocar una explosión. [126]
Los principales estudios de investigación sobre accidentes y muertes en el buceo que se han realizado a nivel mundial, incluido el trabajo de Divers Alert Network , Diving Incident Monitoring Study y Project Stickybeak, han identificado casos en los que la mortalidad estuvo asociada con el cilindro de buceo. [127] [128]
Algunos accidentes registrados asociados con cilindros de buceo:
Se han reportado casos de epicondilitis lateral causada por la manipulación de cilindros de buceo. [132]
Los cilindros no deben dejarse abandonados a menos que estén asegurados [47] de modo que no puedan caerse en circunstancias razonablemente previsibles, ya que un impacto podría dañar el mecanismo de la válvula del cilindro y posiblemente fracturar la válvula en las roscas del cuello. Esto es más probable con válvulas de rosca cónica y, cuando sucede, la mayor parte de la energía del gas comprimido se libera en un segundo y puede acelerar el cilindro a velocidades que pueden causar lesiones graves o daños al entorno. [42] [133]
Los gases de calidad respirable normalmente no se deterioran durante el almacenamiento en cilindros de acero o aluminio. Siempre que no haya suficiente contenido de agua para promover la corrosión interna, el gas almacenado permanecerá inalterado durante años si se almacena a temperaturas dentro del rango de trabajo permitido para el cilindro, generalmente por debajo de los 65 °C. Si hay alguna duda, una verificación de la fracción de oxígeno indicará si el gas ha cambiado (los demás componentes son inertes). Cualquier olor inusual sería una indicación de que el cilindro o el gas estaban contaminados en el momento del llenado. Sin embargo, algunas autoridades recomiendan liberar la mayor parte del contenido y almacenar los cilindros con una pequeña presión positiva. [134]
Los cilindros de aluminio tienen una baja tolerancia al calor, y un cilindro de 3000 libras por pulgada cuadrada (210 bar) que contenga menos de 1500 libras por pulgada cuadrada (100 bar) puede perder suficiente resistencia en un incendio para explotar antes de que la presión interna aumente lo suficiente para romper el disco de ruptura, por lo que almacenar cilindros de aluminio con un disco de ruptura tiene un menor riesgo de explosión en caso de incendio si se almacenan llenos o casi vacíos. [135]
Las botellas de buceo están clasificadas por la ONU como mercancías peligrosas para fines de transporte (EE. UU.: materiales peligrosos). La selección del nombre de envío adecuado (conocido por la abreviatura PSN) es una forma de ayudar a garantizar que las mercancías peligrosas ofrecidas para el transporte representen con precisión los peligros. [136]
La 55.ª edición del Reglamento sobre mercancías peligrosas (DGR) de la IATA define el nombre de envío adecuado como "el nombre que se utilizará para describir un artículo o sustancia en particular en todos los documentos y notificaciones de envío y, cuando corresponda, en los embalajes". [136]
El Código Marítimo Internacional de Mercancías Peligrosas (Código IMDG) define el nombre de envío adecuado como "aquella parte de la entrada que describe con mayor precisión las mercancías en la Lista de Mercancías Peligrosas que se muestra en caracteres en mayúsculas (más cualquier letra que forme parte integral del nombre)". [136]
Las Instrucciones técnicas para el transporte seguro de mercancías peligrosas por vía aérea de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) establecen que, siempre que la presión en los cilindros de buceo sea inferior a 200 kilopascales (2 bar; 29 psi), estos pueden transportarse como equipaje facturado o de mano. Puede ser necesario vaciar el cilindro para verificarlo. Una vez vaciado, la válvula del cilindro debe cerrarse para evitar que entre humedad en el cilindro. Las restricciones de seguridad implementadas por cada país pueden limitar o prohibir aún más el transporte de algunos artículos permitidos por la OACI, y las aerolíneas y las agencias de control de seguridad tienen derecho a rechazar el transporte de ciertos artículos. [140]
Desde 1996, la legislación sobre transporte de mercancías peligrosas del Reino Unido se ha armonizado con la de Europa. [141]
Transporte por carretera
El Reglamento sobre el transporte de mercancías peligrosas y el uso de equipos a presión transportables (Reglamento CDG) de 2009 (modificado en 2011) del Reino Unido aplica el Acuerdo europeo sobre el transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera (ADR). Las mercancías peligrosas que se transporten internacionalmente en vehículos de carretera deben cumplir las normas de embalaje y etiquetado de las mercancías peligrosas, así como las normas de construcción y funcionamiento adecuadas para los vehículos y la tripulación. [138] [141]
La normativa se aplica al transporte de bombonas de gas en un vehículo en un entorno comercial. El transporte de bombonas de gas presurizado para buceo con una capacidad de agua combinada de menos de 1000 litros en un vehículo para uso personal está exento del ADR. [138] [141] [142]
El transporte de bombonas de gas en un vehículo con fines comerciales debe cumplir los requisitos básicos de seguridad legales y, a menos que se exima específicamente, debe cumplir con el ADR. El conductor del vehículo es legalmente responsable de la seguridad del vehículo y de cualquier carga que transporte, y el seguro del vehículo debe incluir cobertura para el transporte de mercancías peligrosas. [138] [141]
Los gases de buceo, incluidos el aire comprimido, el oxígeno, el nitrox, el heliox, el trimix, el helio y el argón, no son tóxicos ni inflamables y pueden ser oxidantes o asfixiantes, y se clasifican en la categoría de transporte 3. [141] La cantidad límite para estos gases es 1000 litros de capacidad de agua combinada de los cilindros. La presión debe estar dentro de la presión de trabajo nominal del cilindro. Los cilindros de aire vacíos a presión atmosférica se clasifican en la categoría de transporte 4 y no hay una cantidad límite. [138] [141]
Las cargas comerciales por debajo del nivel límite de 1000 litros están exentas de algunos de los requisitos del ADR, pero deben cumplir con requisitos básicos legales y de seguridad, incluidos: [141]
Todas las cargas que superen el umbral deben cumplir todos los requisitos del ADR. [138] [141]
El transporte de materiales peligrosos con fines comerciales [143] en los EE. UU. está regulado por el Código de Regulaciones Federales Título 49 - Transporte (abreviado 49 CFR). [144] Un cilindro que contiene 200 kPa (29,0 psig/43,8 psia) o más a 20 °C (68 °F) de gas comprimido no inflamable y no tóxico, y que se transporta con fines comerciales se clasifica como HAZMAT (materiales peligrosos) en términos de 49 CFR 173.115(b) (1). [145] Los cilindros fabricados según los estándares DOT o permisos especiales (exenciones) emitidos por la Administración de Seguridad de Materiales Peligrosos y Tuberías y llenados a la presión de trabajo autorizada son legales para el transporte comercial en los EE. UU. según las disposiciones y condiciones de las regulaciones. [144] [146] Los cilindros fabricados fuera de los EE. UU. pueden transportarse con un permiso especial, que ha sido emitido por varios fabricantes para cilindros de metal sólido y compuestos con presiones de trabajo de hasta 300 bar (4400 psi).
Transporte de superficie
El transporte comercial de cilindros de gas respirable con un peso combinado de más de 1000 libras solo puede ser realizado por una empresa de transporte comercial de materiales peligrosos. El transporte de cilindros con un peso combinado de menos de 1000 libras requiere un manifiesto, los cilindros deben haber sido probados e inspeccionados según las normas federales y el contenido debe estar marcado en cada cilindro. El transporte debe realizarse de manera segura, con los cilindros sujetos al movimiento. No se requiere una licencia especial. Las regulaciones del DOT requieren etiquetas de contenido para todos los cilindros según las regulaciones, pero según PSI, no se aplicará el etiquetado del aire respirable. El oxígeno o las mezclas no oxidantes del aire (O 2 ≥ 23,5% ) deben estar etiquetadas. El transporte privado (no comercial) de cilindros de buceo no está cubierto por esta regulación. [147]
Transporte aéreo
Los tanques de buceo vacíos o los tanques de buceo presurizados a menos de 200 kPa no están restringidos como materiales peligrosos. [148] Los cilindros de buceo solo están permitidos en el equipaje facturado o como equipaje de mano si la válvula del cilindro está completamente desconectada del cilindro y el cilindro tiene un extremo abierto para permitir una inspección visual en el interior. [149]
Los cilindros de aluminio pueden comercializarse con un revestimiento de pintura externa, un revestimiento de polvo de baja temperatura , [150] acabado anodizado liso o de color , acabado mate granallado, [150] acabado cepillado, [150] o acabado laminado (sin tratamiento de superficie). [150] El material es inherentemente bastante resistente a la corrosión si se mantiene limpio y seco entre usos. Los revestimientos se utilizan generalmente con fines cosméticos o para requisitos legales de codificación de colores. [47]
Los cilindros de acero son más sensibles a la corrosión cuando están húmedos y, por lo general, se recubren para protegerlos contra la corrosión. Los acabados habituales incluyen galvanización por inmersión en caliente , [151] pulverización de zinc , [151] y sistemas de pintura de alta resistencia. [151] La pintura se puede aplicar sobre recubrimientos de zinc con fines cosméticos o codificación de colores. [151] Los cilindros de acero sin recubrimientos anticorrosión dependen de la pintura para protegerse contra la oxidación y, cuando la pintura se daña, se oxidarán en las áreas expuestas. Esto se puede prevenir o retrasar reparando el acabado pintado.
Los colores permitidos para las botellas de buceo varían considerablemente según la región y, en cierta medida, según la mezcla de gases que contengan. En algunas partes del mundo no existe una legislación que controle el color de las botellas de buceo. En otras regiones, el color de las botellas utilizadas para el buceo comercial o para todo tipo de buceo submarino puede estar especificado por normas nacionales. [47]
En muchos entornos de buceo recreativo donde el aire y el nitrox son los gases más utilizados, los cilindros de nitrox se identifican con una franja verde sobre fondo amarillo. Los cilindros de buceo de aluminio pueden estar pintados o anodizados y, cuando están anodizados, pueden teñirse o dejarse en su color plateado natural. Los cilindros de buceo de acero suelen estar pintados para reducir la corrosión , a menudo de color amarillo o blanco para aumentar la visibilidad. En algunas tablas de colores de identificación de cilindros industriales, los hombros amarillos significan cloro y, de manera más general, dentro de Europa se refiere a cilindros con contenido tóxico y/o corrosivo; pero esto no tiene importancia en el buceo, ya que los accesorios de gas no serían compatibles.
También se puede requerir que los cilindros que se utilizan para mezclar gases a presión parcial con oxígeno puro muestren una etiqueta de "certificado de servicio de oxígeno" que indique que han sido preparados para usarse con altas presiones parciales y fracciones de gas de oxígeno.
En la Unión Europea, las bombonas de gas pueden llevar un código de colores según la norma EN 1098-3. En el Reino Unido, esta norma es opcional. El "hombro" es la parte superior abovedada de la bombona entre la sección paralela y la válvula de columna. Para los gases mezclados, los colores pueden ser bandas o "cuartos". [152]
Estos cilindros de gas respirable también deben estar etiquetados con su contenido. La etiqueta debe indicar el tipo de gas respirable que contiene el cilindro. [152]
Los contenedores de gas respirable para uso en alta mar pueden codificarse y marcarse de acuerdo con la norma IMCA D043. [152] [153] La codificación por colores de la IMCA para cilindros individuales permite que el cuerpo del cilindro sea de cualquier color que no sea probable que cause una mala interpretación del peligro identificado por el código de color del hombro.
Los cilindros de buceo deben cumplir con los colores y marcas especificados en la revisión actual de SANS 10019. [47] Este requisito se aplica cuando los cilindros se llenarán o utilizarán en cualquier situación en la que se aplique la Ley de Seguridad y Salud Ocupacional de 1993 .
Los fabricantes de cilindros identifican sus productos utilizando su sello registrado en el hombro del cilindro. [154]
Cilindros de acero:
Cilindros de aluminio:
Medios relacionados con Cilindros de buceo en Wikimedia Commons